The dependence of vascular responses during orthostatic test on balance regulatory influences on heart rate

Full Text

Введение. Специфика регуляции сердечной деятельности центральной (ЦНС) и вегетативной нервной систем (ВНС), проявляющаяся в колебаниях сердечного ритма (СР), предоставляет возможность получать информацию как о степени преобладающего влияния регулирующих механизмов различного уровня, так и о работе сердца, состоянии организма в целом. Используя методики оценки изменений степени влияния регулирующих механизмов на сердечный ритм в ответ на различные раздражители, можно получить информацию о состоянии адаптационно-приспособительных механизмов, составить прогностическую оценку состояния организма.

В развитии адаптационных реакций организма прослеживается два этапа: начальный этап – «срочная» адаптация и последующий этап – долговременная адаптация. Начальный этап адаптационной реакции возникает непосредственно после начала действия раздражителя и реализуется на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Важнейшая черта этого этапа адаптации состоит в том, что деятельность организма протекает при той или иной степени мобилизации функционального резерва [4].
Методика кардиоритмографии (КРГ) для оценки состояния системы кровообращения и регулирующих ее механизмов использует спектральный анализ. Выделяют дыхательные колебания СР и недыхательные составляющие этих колебаний: медленные волны (МВ) первого порядка с периодами от 10 до 30 с (волны Траубе – Геринга) и МВ второго порядка с периодами от 30 до 90 с (волны Майера). МВ сердечного ритма принято считать проявлением активности модуляторного центра, включающего вазомоторный, кардиостимуляторный и кардиоингибиторный центры и обеспечивающего регуляцию артериального давления (АД), минутного объема кровообращения (МОК) и сосудистого сопротивления посредством вагусных тормозных и симпатических возбуждающих волокон [10]. Усиление МВ указывает на активацию подкорковых нервных центров, т. е. централизацию управления СР.
В настоящее время широко распространены нагрузочные пробы, которые дают информацию о функциональном состоянии системы кровообращения, ее адаптации к различным нагрузкам. При этом имеется возможность оценить уровень централизации управления на различных этапах нагрузки, состояние вегетативного баланса, что позволяет судить об адаптационных возможностях системы кровообращения. Исследование физиологических параметров гемодинамики в период восстановления сердечного ритма (СР) позволяет оценить функциональный резерв организма и прогнозировать переносимость последующих нагрузок [8].
Изменение режима функционирования системы кровообращения наиболее просто достигается за счет изменения ориентации тела пациента в пространстве. При переходе из горизонтального положения в вертикальное у здоровых людей возникает умеренное перераспределение крови в вены нижних конечностей. Часть крови под влиянием гидростатического давления фильтруется из сосудистого русла, снижается ударный объем. Активация в это время симпатического отдела ВНС обуславливает увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС) [9], изменение общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС), тонуса вен нижних конечностей, в результате чего МОК снижается значительно меньше, чем ударный объем крови (УОК).
Степень изменения описанных выше гемодинамических параметров зависит от характера ортостатической пробы (ОП). Наиболее выражены они при активном ее варианте, так как при его выполнении на характер изменений гемодинамики, перераспределения крови оказывают влияние не только гидростатическое давление, сила тяжести, но и активная деятельность мышц нижних конечностей и живота [2, 8, 13]. Последняя исключается при пассивной ОП. Использование пассивной ОП расширяет спектр ее клинического применения из-за возможности использования при обследовании лежачих больных.
Значительно расширяется диагностическое значение КРГ благодаря оценке характера регуляции СР в течение нестационарных процессов, т. е. непосредственно в момент выполнения пробы [14]. Принято выделять две стадии переходного процесса (изменения ритма сердца в момент ОП). Первая стадия переходного периода (ПП) (длится секунды) – первоначальное учащение СР при переходе в вертикальное положение, – отражает уровень хронотропного резерва сердца и позволяет судить о его функциональном состоянии. Амплитуда максимального учащения СР характеризует степень активации симпатического отдела ВНС. Это фаза пассивной компенсации, представляющая собой сложный стереотип, включающий в себя повышение тонуса емкостных сосудов, расположенных ниже диафрагмы; закрытие части функционирующих артериовенозных анастомозов; повышение тонуса периферических артерий; начальное падение тонуса мозговых артерий. Эти реакции являются адаптационными и вызываются падением гидростатического давления на уровне кардиопульмональных, каротидных и аортальных барорецепторов [12]. Вторая стадия начинается сразу после первой и может длиться все оставшееся время пробы (стадия последующего урежения ритма), она связана с угасанием хронотропной реакции и обусловлена в основном эффективностью рефлекторной вазоконстрикции [6]. Оценка второй стадии позволяет охарактеризовать состояние сосудистого тонуса, изменяющегося в результате ответного (на активацию симпатического отдела ВНС) повышения тонуса парасимпатической ВНС [1]. Вторая фаза возникает в ответ на снижение сердечного выброса и артериальную гипотензию при недостаточности первичных адаптационных реакций и характеризуется активной компенсацией первоначальных изменений в системе кровообращения [12]. Продолжительность первой и второй фаз ПП связывают с быстротой активации соответственно симпатического и парасимпатического отделов ВНС [3]. Анализ ПП позволяет получить дополнительную информацию о вегетативном влиянии на СР. У клинически здоровых лиц при ортостазе в результате депонирования крови в нижней половине тела снижается объем циркулирующей крови, в результате чего происходит снижение минутного объема крови приблизительно на 20%, которое сопровождается уменьшением ударного объема на 34% и возрастанием ЧСС на 25%. Одновременно увеличивается общее периферическое сопротивление на 22%, систолическое АД снижается на 3%, а диастолическое – повышается на 4%, что обеспечивает снижение среднего АД лишь на 1%. Но величины этих отклонений достаточно вариабельны [6].

Цель исследования. Оценить ортостатическую устойчивость рганизма человека и вклад различных регуляторных влияний на сердечный ритм.

Материалы и методы. Состояние регуляторных механизмов деятельности сердца оценивалось по результатам математического анализа СР с использованием пассивной ортостатической пробы. Реципрокное взаимодействие парасимпатического и симпатического отделов ВНС исследовалось при помощи оценки частотного спектра сердечного ритма. Обследованы 69 здоровых добровольцев – мужчин в возрасте 18–20 лет. Ортостатическая проба проводилась согласно Вестминстерскому протоколу [15]: после 5 минут покоя в положении лежа при помощи поворотного стола осуществляли подъем головной части испытуемого на 70° со скоростью 4 угловые минуты в 1 с. Для определения исходного тонуса отделов ИНС использовали комплекс параметров спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) (HF – мощность спектра высокочастотного компонента ВСР (мс2), LF – мощность спектра низкочастотного компонента ВСР (мс2), VLF– мощность спектра очень низкочастотного компонента ВСР (мс2)) при помощи электрокардиографа фирмы «Нейрософт» и программы «Полиспектр» (Россия). Поскольку считается, что при короткой записи (200–500 интервалов R–R) можно адекватно оценить только LF и HF компоненты [5], баланс ВНС оценивался при помощи соотношения LF/HF, из которого исключался VLF компонент. Таким образом были выделены две группы: «симпатотоники» (СТ), у которых LF/HF≥1, и «ваготоники» (ВТ) с LF/HF˂1. Посредством импедансной реографии по методике Кубичека [16] с использованием реографа «Реан-Поли» (Россия) регистрировали следующие показатели центральной гемодинамики: ЧСС, МОК, УОК, ОПСС. Регистрация показателей осуществлялась в положении лежа, затем стоя в течение 5 мин в каждом положении. Во время всего исследования ежеминутно регистрировали АД с помощью прикроватного монитора модели «Тритон» (Россия). Ортостатическую устойчивость оценивали по изменениям перечисленных выше показателей, вычисленных в процентах по отношению к исходному состоянию.
Для оценки компенсаторных возможностей кровообращения исследовались изменения параметров гемодинамики при постуральных пробах, которые характеризуют формирование комплекса реакции системы кровообращения.

Результаты и их обсуждение. Установлено, что в группе СТ соотношение всех компонентов ВСР в ответ на гравитационную нагрузку, в отличие от испытуемых группы ВТ фактически не изменяется. При этом во время ортостаза в группе ВТ достоверно увеличивается мощность LF и VLF компонентов, а мощность HF компонента снижается (табл.).

 

Таблица

Показатели гемодинамики во время ортостатического воздействия испытуемых

Показатель	Группа
Показатель	ВТ	СТ
Показатель	лежа	ортостаз	лежа	ортостаз
Мощность LF, %	27,5±1,0	35,8±1,6	39,1±4,7	41,1±5,6
Мощность HF, %	46,1±1,6	27±2,2	26,5±4,7	26,5±6,5
Мощность VLF, %	26,4±1,9	36,2±2,2	33,9±7,1	31,4±6,7
УОК, мл	111,3±4,7	74,1±3,4	107,1±11,8	66,0±10,7
МОК, л/мин	6,7±0,3	5,3±0,2	6,9±0,7	5,0±0,8
ОПСС, па·с·мл–1	135,8±13,0	163,6±11,9	121,4±18,6	172,9±36,2
ЧСС, уд/мин	60,9±1,3	74,6±1,7	67,6±4,4	79,7±5,4

Поскольку урежение ЧСС – явление, которое определяется периодическими колебаниями интенсивности потока сигналов с артериальных барорецепторов в такт волнам АД I порядка, то у испытуемых ВТ, повидимому, имеется более чувствительная барорецепторная система. Причину возникновения таких медленных волн усматривают в разных явлениях. Существует гипотеза [7, 17], согласно которой эти волны определяются свойствами барорефлекторной петли обратной связи в контуре регуляции сердечно-сосудистой системы. Регуляция артериального давления осуществляется благодаря влиянию афферентной сосудистой импульсации, в результате чего в стволе мозга формируются сигналы управления гладкой мускулатурой сосудов. При этом изменения АД, ОПСС и УОК оказывают влияние на афферентную импульсацию через барорецепторные зоны аорты. Этот процесс контроля сосудистого тонуса с обратной связью на гладкомышечные волокна сосудов осуществляется вазомоторным центром продолговатого мозга. Время, необходимое вазомоторному центру на операции приема, обработки и передачи информации колеблется от 7 до 20 секунд. Оно определяется в зависимости от времени высвобождения норадреналина, сократительного ответа сосудов и их расслабления. Вазомоторный (сосудистый) центр, наряду с ингибиторным и стимулирующим симпатическими центрами, является частью модуляторного середечно-сосудистого подкоркового центра [11, 12]. Повышение давления через барорецепторный рефлекс тормозит симпатические нейроны, и давление понижается. Причем при повышении АД ЧСС снижается, а при падении – нарастает [10]. Мощность медленных волн 2-го порядка связана с активностью симпатических центров, контролируемых более высокими уровнями регуляции [11]. На сегодняшний день исследователи сходятся во мнении, что низкочастотные колебания АД и ЧСС не могут определяться какой-либо одной единственной причиной [10].
Описанные выше механизмы влияния регуляции ритма сердца, возможно, определяют выявленные гемодинамические реакции при выполнении ортостатической пробы.
Исходно высокая ЧСС в группе СТ по сравнению с группой ВТ, вероятно, ограничивает адаптационные возможности организма к фактору воздействия гравитации за счет включения сердечного компонента. Как следствие, ОПСС в группе СТ в ответ на ортостаз увеличивается на 39,4±10,8%, в то время как в группе ВТ – всего на 26,1±3,6%. Тем не менее это приводит к меньшей компенсации УОК и МОК в группе СТ; МОК снижается на 29,3±7,3%, а УОК – на 39,7±6,4%, что достоверно больше чем в группе ВТ, где снижение МОК достигает 18,2±2,6%, а УОК – на 30,9±2,7%.

Заключение. Несмотря на то, что в группах ВТ и СТ наблюдаются однонаправленные процессы адаптации системы кровообращения при смене положения тела в пространстве, имеется зависимость степени отклонения гемодинамических показателей от исходного тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС.

В группе ВТ срочная адаптация системы кровообращения происходит с формированием ответной реакции организма на внешнее воздействие за счет существенного усиления активности симпатического отдела ВНС и снижения – парасимпатического. В группе СТ отмечена большая активность симпатического отдела ВНС и высших надсегментарных структур по сравнению с группой ВТ, что может приводить к истощению симпато-адреналовой системы во время нагрузки и снижению адаптационно-приспособительных возможностей организма.
Таким образом, физиологические механизмы регуляции работы системы кровообращения в процессе срочной адаптации зависят от исходного тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС и являются частью характеристики адаптивных сдвигов в работе системы кровообращения при воздействии факторов внешней среды.

About the authors

E. M. Lesova

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: lena_lesova@mail.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

V. O. Samoilov

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: lena_lesova@mail.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

E. B. Filippova

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Author for correspondence.
Email: lena_lesova@mail.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

References

Supplementary files